長株潭地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題及環(huán)境保護(hù)建議

何陽 陳帥奇 徐定芳

摘? 要：礦山開采在帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也產(chǎn)生了諸多環(huán)境地質(zhì)問題。本文闡述了由礦山開發(fā)引發(fā)的主要環(huán)境地質(zhì)問題，堅(jiān)持“以人為本”的原則，從礦區(qū)（山）環(huán)境地質(zhì)問題、礦區(qū)（山）地形和地質(zhì)條件、恢復(fù)治理的難易程度3個(gè)方面對(duì)全區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)，根據(jù)單礦山綜合評(píng)價(jià)結(jié)果及綜合評(píng)價(jià)分區(qū)方法，將全區(qū)劃分為46個(gè)礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)區(qū)，其中包括14個(gè)環(huán)境質(zhì)量差區(qū)、32個(gè)環(huán)境質(zhì)量中等區(qū)，比較客觀、真實(shí)地反映了礦區(qū)（山）環(huán)境質(zhì)量狀況，并提出了相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)建議，為合理開發(fā)礦產(chǎn)資源和礦山環(huán)境恢復(fù)治理規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)，促進(jìn)本地區(qū)綠色礦業(yè)發(fā)展與生態(tài)文明建設(shè)。

關(guān)鍵詞：環(huán)境地質(zhì)問題;礦山地質(zhì)災(zāi)害;水土污染;環(huán)境保護(hù);長株潭地區(qū);地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià);礦山開發(fā);保護(hù)對(duì)策

中圖分類號(hào)：TD167;X322? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ?文章編號(hào)：1007-1903（2019）03-0058-06

Problems of Mine Geological Environment in

Changsha-Zhuzhou-Xiangtan area and Their Protection Suggestions

He Yang， Chen Shuai Qi， Xu Dingfang

（Hunan Institute of Geological Survey， Changsha 410116）

Abstract： The Changsha-Zhuzhou-Xiangtan area is rich in mineral resources. The mining industry has brought economic benefits to the development of the region; on the other hand， it has caused many environmental geological problems. Based on the "people-oriented" principle， this paper evaluates the geological environment quality of the whole mine from three aspects： environmental geological problems such as mining geological disasters， mining topography and geological conditions， and difficulty degree of restoration. According to the comprehensive evaluation results of single mine and the comprehensive evaluation zoning method， the whole area is divided into 46 evaluation zones of mining geological environment， including 14 zones with poor environmental quality and 32 ones with moderate environmental quality， which objectively and truly reflects the environmental quality of the mines. On this basis， corresponding environmental protection suggestions are put forward. It can provide scientific basis for rational exploitation of mineral resources and restoration management of mining environmental problems， and promote the development of green mining and ecological civilization for the Changsha-Zhuzhou-xiangtan area.

Keywords： Environmental geology; Mining geological disasters; Soil and water pollution; Environmental protection; Changsha-Zhuzhou-Xiangtan area; geological environmental quality evaluation; mine exploitation; Protection Countermeasure

0 前言

長株潭地區(qū)礦產(chǎn)資源的開發(fā)為社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人們生活提供了重要保障，但隨著研究區(qū)礦山開采規(guī)模不斷擴(kuò)大，尤其是一些不合理、無節(jié)制的開采，對(duì)本地區(qū)礦區(qū)和周邊生態(tài)環(huán)境造成了較大影響和破壞。近年來，關(guān)于“綠水青山就是金山銀山”的發(fā)展理念的深入（蒙永輝等，2018），部分礦山關(guān)閉并進(jìn)行恢復(fù)治理（王德利等，2017;胡榮榮等，2019）。但是，如何在科學(xué)理論的指導(dǎo)下準(zhǔn)確評(píng)估礦山開發(fā)對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響，是解決礦山地質(zhì)環(huán)境問題、實(shí)現(xiàn)礦山綠色發(fā)展的關(guān)鍵。本文總結(jié)了長株潭范圍內(nèi)礦山開發(fā)利用造成的地質(zhì)環(huán)境問題，針對(duì)性的提出保護(hù)和治理建議。可為政府部門和企業(yè)了解礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題的嚴(yán)重程度和開展礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理提供科學(xué)依據(jù)（何芳等，2018）。

1 研究區(qū)概況

長株潭地區(qū)包括長沙、株洲、湘潭3市域，地理座標(biāo)為東經(jīng)111°53′～114°15′，北緯26°03′～28°40′，總面積28000km2;研究區(qū)地貌的基本特征是東、西部高，中部低，地貌類型依據(jù)其成因可分為剝蝕侵蝕地貌、侵蝕剝蝕地貌、構(gòu)造剝蝕和侵蝕堆積地貌4大類。研究區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候區(qū)，氣候溫暖潮濕。春夏多雨，秋冬干旱，暑熱期長，嚴(yán)寒期短。區(qū)內(nèi)經(jīng)歷了武陵運(yùn)動(dòng)、加里東運(yùn)動(dòng)、印支運(yùn)動(dòng)、早燕山運(yùn)動(dòng)、喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)等幾期主要的擠壓構(gòu)造事件以及晚燕山期區(qū)域伸展構(gòu)造事件，形成了大量的褶皺、斷層等構(gòu)造，同時(shí)疊加了大量的晚燕山期斷陷盆地，造就了復(fù)雜的構(gòu)造變形特征。區(qū)內(nèi)地層出露較為齊全，除缺失志留系外，各地層均有出露。其中以白堊系出露最廣，青白口系和第四系次之（圖1）。

2 礦產(chǎn)資源開發(fā)利用現(xiàn)狀

長株潭地區(qū)已發(fā)現(xiàn)60多種礦產(chǎn)，其中約50種已探明其資源儲(chǔ)量（趙亞輝等，2012）。區(qū)內(nèi)共計(jì)992處礦床（點(diǎn)），已探明大型礦床33處，中型礦床44處，小型礦床176處，礦點(diǎn)338處、礦化點(diǎn)56處。主要有能源礦產(chǎn)、有色金屬礦產(chǎn)、貴金屬礦產(chǎn)、黑金屬礦產(chǎn)、非金屬礦產(chǎn)、水氣礦產(chǎn)共六種。

長株潭地區(qū)已開發(fā)利用的礦種有46種，主要為煤、鉛鋅、鋅、銅、鎢、鐵、銀、錳、釩等。區(qū)內(nèi)礦山總數(shù)1417個(gè)，礦山總面積為345.21km2，規(guī)模以上礦山企業(yè)從事采礦業(yè)人員59598人。按礦業(yè)企業(yè)規(guī)模，有大型17個(gè)，中型174個(gè)，小型1226個(gè)。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

區(qū)內(nèi)主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題主要為以下幾個(gè)方面：一是礦山開采造成的地質(zhì)災(zāi)害，如采空塌陷、巖溶塌陷及滑坡等;二是廢渣占用破壞林地、田地等土地資源;三是影響破壞地下水系統(tǒng)，如：疏干地下水導(dǎo)致形成地下水漏斗;四是礦坑水及廢渣淋濾水的隨意排放造成的水土污染等。

3.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害

區(qū)內(nèi)155座礦山共發(fā)生258處地質(zhì)災(zāi)害，其中崩塌43處、滑坡45處、巖溶塌陷108處、地面沉陷35處、地裂縫20處、泥石流7處。主要分布在寧鄉(xiāng)縣的煤炭壩—大成橋—喻家坳礦區(qū)、瀏陽市澄潭江煤礦區(qū)、瀏陽市文家市煤礦區(qū)、瀏陽市七寶山多金屬礦區(qū)、株洲攸縣煤礦區(qū)、湘潭縣譚家山煤礦區(qū)等地。礦山地質(zhì)災(zāi)害影響范圍1811.27公頃，共造成54人傷亡，直接經(jīng)濟(jì)損失9228.6萬元。例如煤炭壩地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，褶皺、斷裂發(fā)育，使巖體的完整性和穩(wěn)定性降低;礦區(qū)外圍碳酸鹽巖分布范圍廣且?guī)r溶發(fā)育，斷裂大多為導(dǎo)水?dāng)嗔?，連通多個(gè)含水層，在區(qū)域上形成多個(gè)地下水徑流帶，這些都是礦山開采的不利地質(zhì)環(huán)境條件，再加上大量抽排地下水，極易發(fā)生地面塌陷等礦山地質(zhì)災(zāi)害，如寧鄉(xiāng)縣煤炭壩鎮(zhèn)賀石橋塌陷，平剖圖見圖2。

3.2 占用破壞土地資源

固體廢棄物的任意堆放既影響景觀、占用和破壞土地資源，又對(duì)堆放地水資源、土石環(huán)境產(chǎn)生破壞和污染。區(qū)內(nèi)礦業(yè)開發(fā)共占用、破壞土地總面積約為3707.58公頃，其中農(nóng)田333.7公頃、其他耕地41.96公頃、林地2838.98公頃、其它地類552.62公頃。主要分布在瀏陽市七寶山至永和礦區(qū)、瀏陽市澄潭江礦區(qū)、湘潭縣譚家山煤礦區(qū)、湘潭錳礦區(qū)以及鋼鐵冶金企業(yè)集中區(qū)。

3.3 影響破壞地下水系統(tǒng)

區(qū)內(nèi)地下水資源較為豐富，大部分礦山地下水較豐富，比如坪塘煤礦埋藏型的巖溶水極豐富，在開采煤礦資源的同時(shí)，不可避免的要抽排大量的地下水，長時(shí)間的抽排地下水造成較大面積的降落漏斗，甚至很多礦區(qū)疏干了礦山周邊的地下水資源，完全破壞了地下水的補(bǔ)徑排條件，區(qū)域地下水均衡系統(tǒng)遭到破壞，導(dǎo)致周邊較大范圍地下水資源枯竭、當(dāng)?shù)鼐用駴]有地下水甚至是地表水可以使用，部分開采深度較淺的礦山，引發(fā)地面塌陷和石裂變形，導(dǎo)致地表水補(bǔ)給地下水，甚至疏干地表水。

區(qū)內(nèi)對(duì)地下水資源影響及破壞較重的區(qū)域主要有：寧鄉(xiāng)縣煤炭壩—大成橋—喻家坳煤礦區(qū)、瀏陽市澄潭江—大瑤煤礦區(qū)、瀏陽市文家市煤礦區(qū)、瀏陽市七寶山多金屬礦區(qū)、株洲攸縣黃豐橋—桃水煤礦區(qū)、茶陵縣排前鐵—潞水煤礦區(qū)、湘潭縣譚家山煤礦區(qū)。據(jù)《湖南省益陽市赫山區(qū)岳家橋鎮(zhèn)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害防治勘查報(bào)告》（2012年），煤炭壩礦區(qū)為同一水文地質(zhì)單元，多年來煤炭壩礦區(qū)承擔(dān)了幾乎全礦區(qū)的排水工作，礦山排水最低水平為-480m，礦井排水量最大達(dá)13654m3/h，降落漏斗已擴(kuò)大到300km2以上，對(duì)區(qū)域地下水均衡破壞影響程度較重。

3.4 水土環(huán)境污染

區(qū)域內(nèi)礦山廢水廢渣對(duì)環(huán)境的污染主要有以下3種方式：①廢水內(nèi)含硫等酸性物質(zhì)，使廢水排放路徑及周邊區(qū)域水發(fā)生酸化;②廢水中含重金屬元素，對(duì)廢水排放路徑及周邊區(qū)域水造成污染;③廢渣中含有硫等酸性物質(zhì)或含重金屬元素，通過淋濾水污染水土環(huán)境。

有色金屬礦山、硫鐵礦礦坑水及選礦廢水一般進(jìn)行了處理，處理后排放的水對(duì)環(huán)境污染較輕，只是局部污染中等—嚴(yán)重，但其礦渣卻是隨意堆放，礦渣淋濾水對(duì)水土環(huán)境污染較重;黑色金屬礦山（鐵、錳、釩）的礦坑排水基本未進(jìn)行處理而直接排放，對(duì)廢水排放路徑及周邊區(qū)域水、土造成污染，其礦渣隨意堆放，礦渣淋濾水對(duì)水土環(huán)境造成污染;煤礦的礦坑水基本未處理而直接排放，其礦坑水一般呈酸性且含F(xiàn)e2+、S2-較高，但由于巖溶水的中和作用，礦坑排水中的硫含量較低，主要為懸浮物對(duì)水體、土壤的污染，對(duì)地表水體的污染較輕，其礦渣隨意堆放，礦渣淋濾水對(duì)水土環(huán)境造成污染。如茶陵縣淡子坑煤礦礦坑每年排放74.2萬m3廢水，湘潭錳礦小滸尾泥庫，暴雨季節(jié)隨降雨徑流流向下游一帶（圖3）。

通過上述分析可知，礦山廢水廢渣污染水土環(huán)境，主要是人為因素造成的，即礦山環(huán)保意識(shí)差、礦業(yè)管理不到位等人為因素為主。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境分區(qū)評(píng)價(jià)

4.1 評(píng)價(jià)原則

影響礦山地質(zhì)環(huán)境分區(qū)評(píng)價(jià)的因素具有多樣性，各因素之間相互聯(lián)系、相互影響。本次評(píng)價(jià)主要從礦區(qū)（山）地質(zhì)環(huán)境問題、礦區(qū)（山）地質(zhì)環(huán)境條件和恢復(fù)治理的難易程度3個(gè)方面加以細(xì)化評(píng)估：

（1）綜合分析礦區(qū)（山）礦山開采過程中造成的地質(zhì)災(zāi)害類型、規(guī)模、損失及危害情況，廢渣及礦山占用的各類土地面積及類型，礦坑水及淋濾水造成的水土污染情況，地下水疏干造成地表水及地下水資源破壞情況，綜合評(píng)估其經(jīng)濟(jì)損失情況和危害程度。

（2）綜合分析礦區(qū)（山）地形地貌現(xiàn)狀、本地區(qū)氣象及水文情況、基礎(chǔ)地質(zhì)及水工環(huán)地質(zhì)條件，并進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

（3）考慮到礦區(qū)（山）生態(tài)環(huán)境的綜合治理是一個(gè)長期、艱巨的工作，因此其恢復(fù)治理的難易程度作為一個(gè)重要的評(píng)估因子。

綜合上述評(píng)價(jià)原則，分析、總結(jié)區(qū)內(nèi)各礦山地形地貌及地質(zhì)條件、礦山開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題及嚴(yán)重程度、恢復(fù)治理的難易程度，按礦類（種）歸納一般性規(guī)律，對(duì)全區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)。

4.2 綜合分區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)方法

根據(jù)以上評(píng)價(jià)原則，最終確定綜合評(píng)價(jià)因子：地質(zhì)災(zāi)害損失及危害程度，土地資源占用及破壞程度，水、土污染程度，地下水資源破壞程度，地質(zhì)環(huán)境條件脆弱程度，恢復(fù)治理難易程度。

采用加權(quán)比較法。首先對(duì)選取的評(píng)價(jià)因子賦予一定的分值，同時(shí)根據(jù)各評(píng)價(jià)因子對(duì)環(huán)境的影響程度予以加權(quán)，然后將分值與權(quán)重相乘，乘積即為某評(píng)價(jià)因子對(duì)于環(huán)境影響的實(shí)際得分，所有評(píng)價(jià)因子的實(shí)際得分累計(jì)就是單個(gè)礦山環(huán)境評(píng)價(jià)的最終得分，最終得分越高，礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量越差。

綜合評(píng)價(jià)分區(qū)：若某一開采區(qū)包括若干個(gè)開采礦山，則以該區(qū)域內(nèi)單礦山環(huán)境影響評(píng)價(jià)最終得分的最大值作為該開采區(qū)的環(huán)境影響評(píng)價(jià)最終得分（Pmax值），從而確定礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)分區(qū)，綜合評(píng)價(jià)分區(qū)按Pmax值劃分為差區(qū)、中等區(qū)和較好區(qū)。

評(píng)價(jià)模式：W=X1Y1+X2Y2+X3Y3+X4Y4+X5Y5+X6Y6

上述公式中W為礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)值;Y1～Y6為專家綜合礦山情況給以上6個(gè)評(píng)價(jià)因子所賦的專家評(píng)判值;X1～X6為專家綜合礦山情況對(duì)以上6個(gè)評(píng)價(jià)因子確定的權(quán)重：

X1=0.3、X2=0.25、X3=0.15、X4=0.15、X5=0.10、X6=0.05

以上6個(gè)評(píng)價(jià)因子專家所賦分值標(biāo)準(zhǔn)詳見表1。

在以上6個(gè)個(gè)因子專家評(píng)分后，將6個(gè)因子加權(quán)疊加進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度系數(shù)確定綜合評(píng)價(jià)分為3級(jí)：

P ≥8.0? ? ? ?礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量差

5.5≤P <8.0? 礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量中等

P <5.5? ? ? ?礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量較好

根據(jù)單礦山地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量綜合評(píng)價(jià)結(jié)果及綜合評(píng)價(jià)分區(qū)方法，最終將全區(qū)劃分為46個(gè)礦山地質(zhì)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)區(qū)，其中14個(gè)環(huán)境質(zhì)量差區(qū)（681.83km2）、32個(gè)環(huán)境質(zhì)量中等區(qū)（393.23km2）（圖4）。

5 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)對(duì)策建議

礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理工作是一項(xiàng)利國利民的大事，直接關(guān)系到礦山的可持續(xù)發(fā)展和國家生態(tài)文明建設(shè)的成敗。礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理應(yīng)分步進(jìn)行，從根源上解決存在的問題，首先要針對(duì)水源保護(hù)區(qū)、環(huán)境保護(hù)區(qū)、重要的工程設(shè)施和交通干線及其周邊城鎮(zhèn)、土地等加以重點(diǎn)保護(hù);其次要通過加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，生態(tài)復(fù)綠，綜合整治地面塌陷災(zāi)害，修建礦坑水沉淀池，礦坑水達(dá)標(biāo)后排放;最后應(yīng)運(yùn)用先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)加以指導(dǎo)，提高認(rèn)識(shí)，加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的科普工作，以增強(qiáng)礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)的緊迫感和責(zé)任感，嚴(yán)把礦山開采準(zhǔn)入關(guān)，防止礦山生態(tài)環(huán)境破壞，強(qiáng)化采礦權(quán)人的治理責(zé)任，加強(qiáng)技術(shù)投入，整體提高礦山復(fù)墾水平等方面的保護(hù)。

6 結(jié)論

（1）長株潭地區(qū)礦山抽排水量較大，主要是大、中型的煤礦和錳礦。由此引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題主要是誘發(fā)地面變形等地質(zhì)災(zāi)害、影響與破壞地下水資源、造成水土污染。建議加強(qiáng)礦山管理、加強(qiáng)礦坑水循環(huán)利用、修建排水溝和沉淀池。

（2）大部分礦山都存在固體廢棄物，占調(diào)查礦山總數(shù)的91.2%，固體廢棄物主要為煤矸石。由此引發(fā)的環(huán)境地質(zhì)問題主要是破壞土石環(huán)境、污染水土環(huán)境、引發(fā)礦渣流。建議綜合利用固體廢棄物、對(duì)堆放處進(jìn)行覆土復(fù)綠、采用工程措施治理。

（3）對(duì)已經(jīng)發(fā)生的崩塌、滑坡、地面塌陷、地面變形、地下水系統(tǒng)破壞等地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)進(jìn)行綜合治理，加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)，制定防災(zāi)預(yù)案。

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